塑料的組成及分類課件

1、第1章 塑料概述1.1 塑料的組成及分類1.2 常用塑料 1.1塑料的組成及分類下一頁返回塑料為合成的高分子化合物，又可稱為高分子或巨分子(tnacrotnolecules，也是一般所俗稱的塑料(plastics)或樹脂(resin) ，可以自由改變形體樣式。是利用單體原料以合成或縮合反應(yīng)聚合而成的材料，由合成樹脂及填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成的，它的主要成分是合成樹脂。樹脂這一名詞最初是由動植物分泌出的脂質(zhì)而得名，如松香、蟲膠等，目前樹脂是指尚未和各種添加劑混合的高聚物。樹脂約占塑料總重量的40%-100%。塑料的基本性能主要決定于樹脂的本性，但添加劑也起著重要作用。有些塑

2、料基本上是由合成樹脂所組成，不含或少含添加劑，如有機(jī)玻璃、聚苯乙烯等。所謂塑料，其實(shí)它是合成樹脂中的一種，形狀跟天然樹脂中的松樹脂相似，但因又經(jīng)過化學(xué)的力量來合成，而被稱之為塑料。1.1塑料的組成及分類1.1.1塑料的主要成分1.樹脂樹脂通常是指受熱后有軟化或熔融范圍，軟化時在外力作用下有流動傾向，常溫下是固態(tài)、半固態(tài)，有時也可以是液態(tài)的有機(jī)聚合物。嚴(yán)格來講，樹脂是一種酚醛結(jié)構(gòu)的化學(xué)物質(zhì)，種類有很多，廣泛應(yīng)用于我們的輕工業(yè)和重工業(yè)當(dāng)中，我們?nèi)粘５纳町?dāng)中也經(jīng)常使用比如塑料、樹脂眼鏡，涂料、松香。樹是塑料中主要的、必不可少的成分。它決定塑料的類型，影響塑料的基本性能。簡單組分的塑料中樹脂含量高達(dá)

3、90%-100 %，復(fù)雜組分的塑料中樹脂含量也在40%-60%。上一頁返回下一頁1.1塑料的組成及分類2.添加劑(1)填充劑填充劑又稱填料，是塑料中重要的組成成分，但并非在每一種塑料中都是必不可少的。填充劑可分為有機(jī)填充劑和無機(jī)填充劑。填充劑在塑料中的作用有兩種：一種是為廠減少樹脂的含量，降低塑料成本，起增量的作用，在塑料中加入一些廉價的填充劑；另一種是既起增量的作用降低塑料成本，又能改善塑料性能擴(kuò)大塑料的應(yīng)用范圍。例如，在聚乙烯、聚氯乙烯中加入碳酸鈣填充劑，使其成型為具有足夠的剛性和耐熱性的鈣塑料。再如，加入玻璃纖維，能使塑料的力學(xué)性能大幅度提高；加入石棉可以提高耐熱性，等等。(2)著色劑著

4、色劑主要是使塑料具有不同的顏色，起裝飾美觀作用，有的著色劑還能提高塑料的光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和耐候性。著色劑包括顏料和染料。顏料又分為無機(jī)顏料和有機(jī)顏料。下一頁返回上一頁1.1塑料的組成及分類(3)潤滑劑潤滑劑的作用是防止塑料在成型過程中鉆在模具上(簡稱鉆模)，同時還能改善塑料的流動性并提高塑件表面光澤度。常用的熱塑性塑料中通常都要加入潤滑劑，常用潤滑劑有硬脂酸、石蠟和金屬皂類(硬脂酸鈣、硬脂酸鋅)等。(4)增塑劑增塑劑的主要作用是削弱聚合物分子之間的次價鍵，即范德華力，從而增加廠聚合物分子鏈的移動性，降低了聚合物分子鏈的結(jié)晶性，即增加廠聚合物的塑性，表現(xiàn)為聚合物的硬度、模量、軟化溫度和脆化溫度

5、下降，而伸長率、曲撓性和柔韌性提高。增塑劑一般為高沸點(diǎn)液態(tài)和低熔點(diǎn)固態(tài)的有機(jī)化合物，要求與樹脂相容性好、不易揮發(fā)、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐熱、無色、無臭、無毒、價廉。常用的增塑劑有樟腦、鄰苯二甲酸二丁醋等。(5)穩(wěn)定劑高分子化合物，在熱、力、氧、水、光、射線等作用下，大分子鏈或化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生分解變化的反應(yīng)，稱為降解。為廠防止或抑制降解，須在樹脂中加入穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑可分為熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧化劑。上一頁下一頁返回1.1塑料的組成及分類1.1.2塑料的幾種物料形式根據(jù)塑料成型需要，工業(yè)上常用于成型的塑料有粉料、粒料、溶液和分散體四種。1.溶液溶液是將樹脂溶于脂類、醚類和醇類溶劑中，再加入一些增塑劑、穩(wěn)定

6、型、色料和稀釋劑等。溶液的形成分為兩種，一種是在合成樹脂時特意制成，另一種是在使用時通過配制設(shè)備用一定的方法臨時配制。2.粉料和粒料粉料的配制是將一定配比的樹脂和添加劑粉碎，并在混合設(shè)備中按一定的工藝混合即可。粒料是將已混合好的粉料置于塑煉設(shè)備中，借助于加熱和剪切應(yīng)力作用使之熔融，驅(qū)除揮發(fā)物與雜質(zhì)，進(jìn)一步分散粉料中的不均勻成分，再通過?；O(shè)備使之成為粒料。上一頁返回下一頁1.1塑料的組成及分類3.分散體分散體是樹脂與非水液體形成的懸浮體，通稱為溶膠塑料或“糊”塑料。非水液體也稱分散劑，包括增塑劑和揮發(fā)性溶劑兩類。配制溶膠料的方法是將樹脂、分散劑和其他添加劑一起加入球磨機(jī)中進(jìn)行混合。分散體主要用

7、于搪塑、滾塑及涂層制品(如人造革)等方面。下一頁返回上一頁1.1塑料的組成及分類1.1.3 塑料分類 1.按樹脂的分子結(jié)構(gòu)及熱性能分類(1)熱固性塑料此類塑料的分子最終呈體型結(jié)構(gòu)。它在受熱之初，分子呈線型結(jié)構(gòu)，故具有可塑性和可熔性，可成型為一定形狀，當(dāng)繼續(xù)加熱時，線型分子間形成化學(xué)鍵結(jié)合(交聯(lián))，分子間呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)溫度達(dá)到一定值后，交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)展，形成體型結(jié)構(gòu)，此時樹脂既不熔融，也不溶解，形狀固定后不再變化，又稱固化。如果再加熱，不再軟化，也不再具有可塑性，在上述過程中既有物理變化，又有化學(xué)變化。此類塑料制品的邊角料(水口料)和廢品不能再回收利用。上一頁下一頁返回1.1塑料的組成及分類(

8、2)熱塑性塑料熱塑性塑料指具有加熱軟化、冷卻硬化特性的塑料。我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫拇蟛糠炙芰蠈儆谶@個范疇。加熱時變軟以至流動，冷卻變硬，這種過程是可逆的，可以反復(fù)進(jìn)行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酪，聚酞胺、丙烯酸類塑料、其他聚烯侵及其共聚物、聚諷、聚苯醚，氯化聚醚等都是熱塑性塑料。熱塑性塑料中樹脂分子鏈都是線型或帶支鏈的結(jié)構(gòu)，分子鏈之間無化學(xué)鍵產(chǎn)生，加熱時軟化流動.冷卻變硬的過程是物理變化。上一頁下一頁返回1.1塑料的組成及分類2.按塑料的性能和用途分類(1)工程塑料指在工程技術(shù)中作為結(jié)構(gòu)件的塑料。這類塑料的力學(xué)性能、耐磨性、耐腐蝕性、尺寸穩(wěn)定性均較高，具有一定的金屬特性

9、，所以常代替金屬制造一些零部件。此類塑料有聚酞胺、聚碳酸醋、聚甲醛、ABS等。(2)增強(qiáng)塑料在塑料中加入玻璃纖維等填料作為增強(qiáng)材料進(jìn)一步改善塑料的力學(xué)、電氣性能，形成復(fù)合材料，通常稱為增強(qiáng)塑料。增強(qiáng)塑料具有優(yōu)良的力學(xué)性能，比強(qiáng)度和比剛度高。熱固性的增強(qiáng)塑料俗稱玻璃鋼。(3)通用塑料此類塑料具有產(chǎn)量大、用途廣、價格低的特點(diǎn)，主要有酚醛塑料、氨基塑料、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯和聚丙烯六大品種。上一頁返回1.2 常用塑料1.2.1聚乙烯(PE)1.基本特性聚乙烯塑料簡稱PE，是乙烯經(jīng)聚合制得的一種熱塑性樹脂。在工業(yè)上，也包括乙烯與少量 -烯烴的共聚物。聚乙烯無臭、無毒，手感似蠟，具有優(yōu)良的耐低溫性

10、能(最低使用溫度可達(dá)-70100)，化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質(zhì)的酸)，常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小，電絕緣性能優(yōu)良;但聚乙烯對于環(huán)境應(yīng)力(化學(xué)與機(jī)械作用)是很敏感的，耐熱老化性差。聚乙烯的性質(zhì)因品種而異，主要取決于分子結(jié)構(gòu)和密度。下一頁返回1.2 常用塑料 2.主要用途 高密度聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板以及承載不高的零件，如齒輪、軸承等;低密度聚乙烯常用于制作塑料薄膜、軟管、塑料瓶以及電氣工業(yè)的絕緣零件和包覆電纜等。 3.成型特點(diǎn)聚乙烯成型時，收縮率大，在流動方向與垂直方向上的收縮差異大，且注射方向的收縮率大于垂直方向的收縮率，易產(chǎn)生變形和產(chǎn)生縮孔；冷卻速度慢，

11、必須充分冷卻；聚乙烯質(zhì)軟易脫模，制品有淺的側(cè)凹時可強(qiáng)行脫模。上一頁下一頁返回1.2 常用塑料 1.2.1聚丙烯(PP)1.基本特性聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。有等規(guī)物、無規(guī)物和間規(guī)物三種構(gòu)型，工業(yè)產(chǎn)品以等規(guī)物為主要成分。聚丙烯也包括丙烯與少量乙烯的共聚物在內(nèi)。通常為半透明無色固體，無臭無毒。由于結(jié)構(gòu)規(guī)整而高度結(jié)晶化，故熔點(diǎn)高達(dá)167 ，耐熱，制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點(diǎn)。密度0.90g/cm3 ，是最輕的通用塑料。耐腐蝕，抗張強(qiáng)度30MPa,強(qiáng)度、剛性和透明性都比聚乙烯好。缺點(diǎn)是耐低溫沖擊性差，易老化，但可分別通過改性和添加抗氧劑予以克服。上一頁下一頁返回1.2 常用塑料2.主要

12、用途聚丙烯可用作各種機(jī)械零件，如法共、接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件等；可用冷/熱水、蒸汽、各種非強(qiáng)酸、堿等的輸送管道，化工容器和其他設(shè)備的襯里、表面涂層等；可制造各種絕緣零件以及自帶鉸鏈的蓋體合一的箱殼類制件。3.成型特點(diǎn)成型收縮范圍大，易發(fā)生縮孔，凹痕及變形;聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設(shè)計能充分冷卻的冷卻回路;聚丙烯成型的適宜模溫為80 ，溫度過低會造成制品表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷。溫度過高會產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。上一頁下一頁返回1.2 常用塑料1.2.3聚苯乙烯(Ps)1.基本特性聚苯乙烯是指有苯乙烯單體經(jīng)自由基縮聚反應(yīng)合成的聚合物。為無色、無味、無毒的透明塑料，密度為1.05g/

13、cm3，易燃燒，燃燒時帶有很濃的黑煙，并有特殊氣味。2.主要用途聚苯乙烯在工業(yè)上可制造儀器儀表零件、燈罩、透明模型、絕緣材料、接線盒、電池盒等；在日用品方面可用于制造包裝材料等。3.成型特點(diǎn)流動性和成型性優(yōu)良，成品率高，但易出現(xiàn)裂紋，成型制品的脫模斜度不宜過小，頂出要均勻；由于熱膨脹系數(shù)高，制品中不宜有嵌件，否則會因兩者的熱膨脹系數(shù)相差太大而導(dǎo)致開裂。宜用高料溫、低注射壓力成型并延長注射時間，以防止縮孔及變形，但料溫過高，容易出現(xiàn)銀絲。上一頁下一頁返回1.2 常用塑料1.2.4聚氯乙烯(PVC)1.基本特性聚氯乙烯是世界上產(chǎn)量最大的塑料品種之一。聚氯乙烯樹脂為自色或淺黃色粉末。在聚氯乙烯樹脂中

14、加入適量的增塑劑，就可制成多種硬度、軟質(zhì)和透明的制品。純聚氯乙烯的密度為1.4g/cm3，加入了增塑劑和填料等的聚氯乙烯密度一般為1.152.00 g/cm3。硬聚氯乙烯不含或含有很少的增塑劑，有較好的抗拉、抗彎、抗壓和抗沖擊性能；軟聚氯乙烯含有較多的增塑劑，柔軟性、斷裂伸長率較好，但硬度、抗拉強(qiáng)度較低。聚氯乙烯有較好的電氣絕緣性能，可以用作低頻絕緣材料。其化學(xué)穩(wěn)定性也較好，但聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性較差，長時間加熱會導(dǎo)致分解，放出氯化氫氣體，使聚氯乙烯變色。應(yīng)用溫度范圍較窄，一般在-1555 。上一頁下一頁返回1.2 常用塑料2.主要用途由于聚氯乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性高，所以可用于制造防腐管道、管件、輸

15、油管、離心泵、鼓風(fēng)機(jī)等；由于電氣絕緣性能優(yōu)良而在電氣、電子工業(yè)中用于制造插座、插頭、開關(guān)、電纜；在日常生活中用于制造涼鞋、雨衣、玩具、人造革等。3.成型特點(diǎn)聚氯乙烯在成型溫度下容易分解放出氯化氫，所以必須加入穩(wěn)定劑和潤滑劑，并嚴(yán)格控制溫度及熔料的滯留時間；聚氯乙烯耐熱性差，用一般的注射機(jī)須將料筒內(nèi)的物料溫度加熱到166193時會引起分解，應(yīng)采用帶預(yù)塑化裝置的螺桿式注射機(jī)，模具澆注系統(tǒng)應(yīng)粗短，應(yīng)有冷卻系統(tǒng)。上一頁下一頁返回1.2 常用塑料1.2.5丙烯睛-T二烯一苯乙烯共聚物(ABS )1.基本特性ABS是由丙烯睛(A)、丁二烯(B) 、苯乙烯(s)共聚生成的三元共聚物，具有良好的綜合力學(xué)性能。

16、丙烯睛使ABS有較高的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度；丁二烯使ABS具有良好的彈韌性、沖擊強(qiáng)度、耐寒性以及較高的抗拉強(qiáng)度；苯乙烯使ABS具有良好的成型加工性、著色性和介電特性，使ABS制品的表面光潔。由于ABS三種共聚單體的比例可以在很大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，故可由此得到性能和用途不一的多種ABS品種，如通用級、抗沖級、耐寒級、耐熱級、阻燃級等。ABS無毒、無味、不透明，色澤微黃，可燃燒，密度為1. 021.20g/cm3 。有良好的機(jī)械強(qiáng)度和極好的抗沖擊強(qiáng)度，有一定的耐油性和穩(wěn)定的化學(xué)性和電氣性能。但在酮、醛、醋 、氯代烴中會溶解而形成乳濁液。上一頁下一頁返回1.2 常用塑料2.主要用途ABS廣泛應(yīng)

17、用于家用電子電器、工業(yè)設(shè)備及日常生活用品等領(lǐng)域，如計算機(jī)、電視機(jī)、錄音機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)、電話、電風(fēng)扇、凈水加熱器等的殼體；工業(yè)機(jī)械中的齒輪、泵葉輪、軸承、把手、儀器儀表盤等；玩具、包裝容器、家具、安全帽、農(nóng)用噴霧器等。 3.成型特點(diǎn)ABS在升溫時鉆度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕。上一頁返回下一頁1.2 常用塑料1.2.6酚醛塑料(PF)1.基本特性酚醛塑料是熱固性塑料的一個品種，它是以酚醛樹脂為基礎(chǔ)而制得的。功能酚醛樹脂通常由酚類化合物和醛類化合物縮聚而成。酚醛樹脂本身很脆，呈玻拍玻璃態(tài)，必須加入各種纖維或粉末狀填料后才能獲得

18、具有一定性能要求的酚醛塑料。2.主要用途布質(zhì)層壓及玻璃布層壓酚醛塑料具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐油性能和一定的介電性能，用于制造齒輪、軸瓦、導(dǎo)向輪、軸承及電工結(jié)構(gòu)材料和電氣絕緣材料；石棉布層壓塑料主要用于高溫下工作的零件；術(shù)質(zhì)層壓塑料適用于作水潤滑冷卻下的軸承及齒輪等。3.成型特點(diǎn)成型性較好，但收縮及方向性一般比氨基塑料大，并含有水分揮發(fā)物。下一頁返回上一頁1.2 常用塑料1.2.7環(huán)氧樹脂(EP)1.基本特性環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)高分子化合物，除個別外，它們的相對分子質(zhì)量都不高。環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu)是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)為其特征，環(huán)氧基團(tuán)可以位于分子鏈的末端、中間或成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由于分子結(jié)構(gòu)中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)，使它們可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而形成不溶或不熔的具有三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物。環(huán)氧樹脂含有環(huán)氧基的高分子化合物。未固化之前，是線型的熱塑性樹脂，只有在加入固化劑(如胺類和酸醉等)之后，才交聯(lián)成不熔的體型結(jié)構(gòu)的高聚物，才有作為塑料的實(shí)用價值。環(huán)氧樹脂具有很強(qiáng)的鉆結(jié)能力，是人們所熟悉的“萬能膠”的主要成分。上一頁下一頁返回1.2 常用塑料2.主要用途環(huán)氧樹脂可用做金屬和非金屬材料的粘合劑，用于封閉各種電子元件;用環(huán)氧樹脂配以石英粉等來澆鑄各種模具;還可以作為各種產(chǎn)品的防腐涂料。3.成型特點(diǎn)流動性